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ICEM使用经验与网格划分错误分析

2月前浏览19780

本文摘要(由AI生成):

本文主要介绍了使用ICEM软件进行网格划分的经验和建议。文章强调了网格划分中容易忽略的点,并指出了网格划分过程中异常情况的理解可能并不到位。文章提供了一些建议,包括在画网格之前修补几何外形、调整曲面法向量方向、删除Geometry下面的所有point和curve、在需要特殊外形加密的地方考虑模型修正、生成非结构体网格、导入CATIA模型到icem中等。文章还提供了一些操作步骤,如生成六面体棱柱附面层网格、生成面网格、生成体网格、调整节点进行修改等。文章最后还提供了一些常见问题的解决方法,如出现ORFN、网格与曲面不贴合、生成附面层网格时出现异常情况等。

使用ICEM软件三年有余,最早是研究生期间接触,现在工作中偶尔会用,主要是飞行器外流场分析。限于使用时间较短,且接触的算例相对简单,水平有限,这里的建议可能只对初学者有价值。文章中总结的经验都是比较小的点,在网格划分中容易忽略的点,另外对网格划分过程中异常情况的理解可能也并不到位,欢迎高手批评指正。

1、 在画网格之前,可以现在三维软件里面画好外场网格,然后倒入到icem中,采用igs和stp格式导入时,会产生破面等问题。一定要把几何外形修补好,否则在生成网格时会产生各种问题。

2、 在生成六面体棱柱附面层网格时,会出现附面层生长方向错误,这有可能是由于采用igs导入时导致曲面法向量反向。可以在在Repair Geometry下看到了面法矢量的图标Modify surface normals,进入之后选择可能的曲面,并应用,调整曲面法向量方向。注意在调整的时候注意相关的曲面法向量问题。

3、 由于模型曲面法向量反向,无法生成附面层网格,但是可以生成面网格,状态栏会提示:cheaking the direction of input pri** mesh.

4、 导入模型后,可以删除Geometry下面的所有point和curve,然后用geometry--repair geometry--- 下面第一个拓扑按钮重新拓扑生成所需的point和curve。拓扑完成后需要检查几何有无黄线,geometry--repair geometry--- 下面第2个按钮,如果有黄线窗口会提醒“* curve”,如果有的话需要进行模型修正,直到检查提醒为“0curve”为止。

5、 在需要特殊外形加密的地方,在绘制几何模型时就要考虑到,比如在机翼前缘,则在绘图时切个机翼曲面,使机翼前缘单独为一个面。Mesh--surface mesh setup下面可以选择“mesh method”,autoblock.在使用该命令时,一般要配合着curve mesh setup 命令使用,布置合适的节点,才能再适合的位置加密网格。

6、 自下而上生成非结构体网格。体网格划分原理,先生成面网格,然后在面网格的基础上(注意面网格生成的不同方法,patch independent和patch dependent。一般使用后者,可以根据面的轮廓线生成网格,前者不严格按照轮廓线。所以当模型的曲面修补不好时,会出现,利用前者可以生成面网格,后者不可以),长出附面层网格(pri**,长附面层网格的时候,要在mesh--part mesh setup 里面勾选生长附面层网格的part),最后在填充棱柱附面层网格与远场网格之间的空隙。

7、 导入CATIA模型到icem中。Icem--file---import model 选择catia V5格式即可.这种导入方法,几何模型质量较好。导入时,可以选择单位(导入后在icem状态栏右下角有显示)。

8、 part mesh setup 中没有设置的话(也就是默认的0),则默认为global mesh setup中的设置,否则覆盖全局设定中的值。

9、 操作一步就保存一步,可以划分期间的网格分别命名为“name_shell,name_pri**,name_vloume,”等,这样当下一步生成的网格有问题时,可以直接打开上一步保存的网格代替(file-mesh-open mesh ,replace)

10、 遇到体网格生成超出计算域时,注意检查面网格质量,多半是由于面网格的质量不好(面网格畸变或者有缝隙)。对于计算飞机的气动特性,注意要保证机翼后缘的厚度,厚度太薄会导致这个问题(一般后缘厚度预留2个网格厚度)。当面网格无法有效捕捉后缘外形时,可以调整“global mesh parameter-ignore size”中的值,使其小于所需要捕捉的特征尺寸。

11、 part中出现ORFN时,目前 没发现有什么大问题。出现ORFN,代表着有区域不在几何里(比如参照线,或者那些显示为绿色的线)(https://www.cfd-online.com/Forums/cfx/20956-what-does-part-orfn-icem-5-1-mean.html)

12、 当网格出现问题时,以半模平尾算例为例,对称面上的网格长到了尾翼后缘内部,可以利用调整节点进行修改。mesh右击勾选 dot node.然后edit mesh-----move nodes------interactive,选择要调整的节点,劲量趋向于正三角形,调整时,注意不断查看网格质量。

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13、 在生成翼身组合体的网格时,出现过机翼前缘网格生成失败的情况,分析网格发现是机翼前缘的网格节点在翼身结合处与机身的网格节点保持了连续性,没有与机翼的线网格结合。分析原因可能是勾选了“global mesh setup--respect line element”,取消勾选后再生成,机翼前缘的网格生成成功。

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14、 生成附面层网格时,第一层网格的高度需要利用(https://geolab.larc.nasa.gov/APPS/YPlus/)网站进行计算

15、 如果在拓扑时出现黄色线段,建议勾选single curve cleanup选项。或者可以利用修建功能进行模型修正,可以参考这个文档进行:https://wenku.baidu.com/view/f1f24d6f4431b90d6d85c762.html

16、 遇到网格与曲面不贴合的情况(如下图):

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一般有如下几个解决方案:1、 删除不合格的网格后,在try hard 里面,将数值调为3后选中曲面重新生成;2、分析可能是几何曲面有问题,删除原有曲面后,用边线重新生成曲面,然后再重新生成网格。如果还是不行,建议利用geometry----create curve--project cruve on surface命令将曲线投影到曲面上试试。

17、 起落架的边界层生成时出现如下的情况,此时检查附面层网格的质量,没有任何问题。网格切片检查时发现边线处的附面层网格生成失败,如果此时生成体网格,那么生成体网格的时候就会提示“make volume mesh consistent with surface mesh ”并卡死软件。

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分析原因:1分析原因可能是某处几何的曲面方向有问题,同时考虑到附面层的生成有问题,所以怀疑是起落架的曲面有问题。故删除起落架曲面,并重新构建曲面,此时起落架处的附面层网格有所改善,如下图:

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但是此时生成体网格的时候,体网格会出现爆炸的情况,如下图:

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怀疑肯定与附面层网格生成不好有关。此时通过如下两种方式可以解决这个问题:

1、 缩小网格尺寸,以上与附面层有关的面网格最大尺寸限制在8,尝试缩小到2或者4的时候,体网格生成成功;

2、 先利用octree法生成体网格,然后再生成附面层网格。

以上两种网格的质量未经过验证,且第一种方案的网格数量巨大。(缩小尺寸能成功的原因怀疑可能是:减少尺寸后,在这个起落架三线交界的尖角处的附面层扭曲会好很多,因此体网格可能会成功)。在附面层网格中的max pri** angle, max heigh over base, pri** heigh limit factor参数设置后可以改善附面层网格在起落架那边的分布,但是无法解决体网格无法生成的问题。分析模型如果没问题的话,那生成的网格,只是质量的好坏的问题,而不应该无法生成,所以应该是模型的问题,分析起落架在三个面交界处的附面层网格结构极度扭曲,怀疑是尺寸的曲面角度过小导致,尝试将此处的曲面连接处倒圆角后重新生成体网格,网格正常,解决。

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18、 遇到如下的情况,一般有如下几种解决方案:

1、 将边线加入到对应的PART中来,取消勾选 respect line to cruve;

2、 检查PART的网格参数是否正确;

3、 删除面后在ICEM中重新构建曲面;

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19、由面网格生成附面层网格时出现的这种麻子一样的情况,暂时没有找到原因。

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20、 划分网格时对外场网格设置的尺寸大,但是生成的面网格尺寸明显非常小,单位没有问题,设置没有问题,多次删除网格重新生成,更改尺寸均无法解决。只有重新导入模型,重新建立PART,网格划分才能正常。原因不明。

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21、 网格的装配方法。采用同样的参考系,也就是说建模的时候,在一个坐标系下建立模型,然后分别导出画网格,最后在icem里面采用“open-open mesh”命令打开多套网格,采用merge方式进行融合装配。

 22、 附面层网格在边界上没有按照节点进行划分,原因不明,尝试过将第一层节点距离spacing设置为第一层附面层网格的高度,重新生成网格。问题依旧没有解决。下一次重新导入模型,从头开始试试。

15.png

 以上总结是这几年在利用ICEM进行网格划分时遇到的异常情况的汇总以及处理方案。比较浅显。欢迎批评指正。

 附件是文章的PDF档,如果想保存文章的可以直接下载下来。

附件

5积分20190605214227-ICEM心得.pdf
ICEM CFD流体基础航空
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-06-05
最近编辑:2月前
无人机工坊
硕士 | 飞行器设计工... 气动理论、仿真实操、行业视角
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未登录
10条评论
Coldest Night
签名征集中
1月前
你好,请问一下icem旋转阵列网格的时候角度除不尽怎么处理呢
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zhanghui
专心致志🌈
2年前
👍
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Bright day
签名征集中
3年前
能加**吗?我有偿的
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Bright day
签名征集中
3年前
请教一个问题我一用线关联出现识别不到边线
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尼罗河的规律
签名征集中
4年前
老师您好,我想请问一下,我在用ICEM画汽车外流场非结构网格时,生成的面网格质量是0.2,然后再生成体网格时,一直报错,生成不了请问您知道这是什么原因造成的吗?
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Young
签名征集中
4年前
我在划分过程中,面网格质量很差出现在机翼尾缘自己翼身交界处,请问这个改怎么改善?您在建模过程中,是适当的将尾缘厚度加大吗?
回复 3条回复
Young
签名征集中
4年前
你好,能向您请教飞行器非结构网格划分的问题吗?
回复 1条回复
科学VS玄学
飞行器游走在科学与玄学之间
4年前
看了您的文章,收获颇多。非常感谢!!同时我有一个问题想要请教您,飞行器外流场仿真案例,如果飞行中打开舱门(客舱门或者货舱门),这种情况下,如何准确地用icem划分网格呢?(飞行器已经不是一个封闭的body了,难道蒙皮偏移一定距离?)期待您的回复哈。谢谢!
回复 1条回复
Docyang
签名征集中
4年前
icem,令人抓狂。
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张杨
仿真分析要有理有据
5年前
写的非常的好,很多经验对于近几年接触icem的工程师来讲,几乎都是绝版的技术。不能否认icem cfd曾经的辉煌,但是理性思考这个软件确实缺乏完全可靠的逻辑性和稳定性。因此,能够耐心准确的将使用中的难点整理出来并给出解决方案,这就值得大家为你点赞,同时也对您探索问题的技术水平表示由衷的钦佩。
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